一种双路钬激光器的调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及双路钬激光器的技术领域，尤其是指一种双路钬激光器的调节方法。
【背景技术】
[0002]钬激光器是用Cr，Tm, Ho: YAG晶体制作的脉冲激光器，其输出波长2.1 μ m处于水的吸收峰，因此，这种激光对人体组织的穿透深度浅，有很高的外科手术精度，且对人眼安全，更加上它可用光纤传输，所以在医疗上它是一种很好的做外科的光源。因此，钬激光已经广泛应用于泌尿外科、皮肤科、妇产科、消化科、普外科和五官科等领域。
[0003]钬激光器的发光阈值高，同时钬激光晶体的热导率低，因此钬激光器的电光转换效率低、输出功率低。为了获得高输出功率的钬激光治疗机，往往采用两路、或更多路的激光器轮流出光，经过合并光路并耦合进同一条光纤的方法来提高总的输出功率。
[0004]以两路激光输出为例，两个激光谐振腔相互平行地放置，在第二个谐振腔的激光输出光路上的一定位置处放置一个的45°平面全反镜，使第二路激光的传输方向朝着第一路方向偏转90°。在第二路激光与第一路激光相遇的位置再放一个45°平面全反镜，使第二路激光的方向再偏转90°后，与第一路激光的传输光路完全重合。将第二个45°全反镜安装在一个转盘上，转盘上特定一条直径的一端是全反镜，另一端是一个通光孔。两路激光轮流出光，当第一路激光输出时，转盘的通光孔位于激光传输路径上，让第一路激光通过之后，耦合到传输光纤。当第二路激光输出时，转盘的全反镜位于激光传输路径上，让第二路激光反射后，也能耦合到同一条传输光纤中。因此，两个激光器在设定时序下轮流工作，顺序耦合进同一条光纤，从而达到提高总的激光输出功率的目的。为了进一步提高钬激光治疗机的输出功率，目前国外已有三、四路激光治疗机投入应用，国内也在进行相关研宄。
[0005]在上述激光系统中，每个谐振腔含有前后两个腔镜，它们分别安装在可调俯仰的支架上。通常根据谐振腔腔长的设计要求，固定支架的位置，借助于准直光束(通常用He-Ne激光)，安装前后腔镜。一个准直光束置于第一谐振腔外、靠近其前腔镜的一边，利用第一个准直光束调节好第一谐振腔的前后腔镜；第二个准直光束放在第二谐振腔的腔外、靠近其后腔镜的一边，利用第二个准直光束，调节好第二谐振腔的前后腔镜。这样调节的结果，两个谐振腔光轴的平行是没有保证的；安装两个45°平面全反镜时，让第二个准直光束经过这两个全反镜反射后，入射到第一个准直光束的出射光阑中心；安装这两个全反镜时，两个全反镜的初步位置由其支架和转盘确定，其位置的准确度由机械设计与加工水平确定，但无论如何不可能达到光学要求的水平，需要细调45°平面全反镜的俯仰，但通常情况下，第二个准直光束经它们反射后不能入射到第一个光阑的中心，需要调节两个全反镜的俯仰；对于第二谐振腔光轴延长线上的一个全反镜，其俯仰的调节效果，要经过第一谐振腔光轴延长线上的全反镜反射后，第二准直光束的光斑在第一个准直光束的光阑上的相对位置反映出来，这与两个全反镜的俯仰都有关，不能根据光斑位置确定所调的全反镜是否与第二谐振腔的光轴成45°夹角；在调节第一谐振腔前面的全反镜时，只能凭人眼观察，全反镜上的反射点是否在第一谐振腔的光轴上，因此，当调节该全反镜时，通过观察第二准直光束的光斑是否到达了第一个准直光束的光阑的中心，确定该全反镜的俯仰时，不能确定这个光束与第一准直光束的光路是否完全重合；这两个光路存在夹角，将直接导致耦合输出的损耗。在调节过程中，无法判断在转盘上的全反镜的法线恰好与第一光轴方向成45°夹角，同样也无法判断这两个全反镜的法线方向是否平行。目前这两个全反镜的调节没有辅助措施，主要依靠操作经验，反复调节两个45°全反镜。另外，两个谐振腔的调节是相对独立的，难以保证两个谐振腔光轴是相互平行的，这又给45°全反镜的调节增加了难度。由于45°全反镜的失调，将带来激光系统的输出功率的损耗，而且，在生产实际中这项工作即使是由熟练工操作，其耗时还具有一定的不确定性。因此，双光路钬激光系统的调节在钬激光治疗机的生产中是一个非常需要改进的工作环节。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种行之有效的双路钬激光器的调节方法，降低了对操作人员的要求，可实现高效、高可靠性地达到两个谐振腔的光轴相互平行、两路激光合并到一个光轴延长线上，并耦合进同一条传输光纤的目的，从而提高双路、或更多路钬激光治疗机的生产周期，降低生产成本。
[0007]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:一种双路钬激光器的调节方法，包括以下步骤:
[0008]I)调节辅助光源的水平位置与俯仰，让辅助光源的输出光束通过第一谐振腔的前腔镜支架中心；在辅助光源输出端前面放置一个光阑，调节光阑位置，让准直光束从光阑的中心通过；调节第一谐振腔的后腔镜支架的水平位置，让准直光束通过该后腔镜支架的中心；在第一谐振腔的后腔镜支架上装上后腔镜，通过调节后腔镜的俯仰，让入射的准直光束经其反射后，回到光阑中心，在第一谐振腔的前腔镜支架上装上前腔镜，通过调节前腔镜的俯仰，让入射的准直光束经其反射后，回到光阑中心，因此实现了前、后腔镜的法线与准直光束共轴，即确定了第一谐振腔的光轴；
[0009]2)在第一谐振腔前腔镜与光阑之间放置一个等腰直角棱镜，让准直光束从一个直角边入射，另一个直角边在靠近第二个谐振腔的方向，通过调节该棱镜俯仰，让准直光束在棱镜第一入射面的反射光回到光阑中心时，准直光束进入棱镜，在其斜边全反射后的输出光与准直光束从光阑出射时的方向成90°夹角；在上述棱镜的输出光路上再放置另一个等腰直角棱镜，调节该第二个棱镜的水平位置，使其输出光束通过第二个谐振腔前腔镜支架的中心；当调节第二个棱镜的俯仰，使准直光束在其第一入射面的反射光，经过第一个棱镜回到光阑中心时，使准直光束的传输方向再次转90°，并且第二个棱镜的输出光束平行于第一谐振腔的光轴；在第二谐振腔后腔镜的支架上安装一个小孔光阑，调节后腔镜支架的水平位置，使第二个棱镜的输出光束通过第二谐振腔前腔镜支架的中心后，到达小孔光阑中心；
[0010]3)用一个45°平面全反镜取代上述第二个棱镜，调节其俯仰，使其反射光仍然入射到小孔光阑的中心；再去除第一个棱镜，安装上转盘，并让转盘上的45°平面全反镜位于第一谐振腔的光轴延长线上，调节该全反镜俯仰，让准直光束经其反射、再经过另一个全反镜后，仍然入射到小孔光阑的中心；通过依次用45°平面全反镜替代了步骤2)中的两个等腰直角棱镜后，保证了此时转盘上的全反镜法线与准直光束从光阑出射时的夹角是45°，两个全反镜的法线相互平行；
[0011]4)取出小孔光阑，安装上第二个谐振腔的后腔镜，从准直光束的输出光阑上看到后腔镜的反射光斑，调节该后腔镜的俯仰，让其反射光斑位于输出光阑中心；再安装上第二个谐振腔的前腔镜，调节其俯仰，让该前腔镜反射的光斑位于输出光阑中心，这样，第二谐振腔的前、后腔镜的法线与准直光束共轴，第二谐振腔的光轴与准直光束从光阑出射时的方向平行，与第一谐振腔的光轴也平行，第二谐振腔产生的激光经过两次全反镜，其传输方向依次偏转90°后，与第一谐振腔的光轴延长线重合。
[0012]经过上述调节，保证了第二谐振腔产生的激光经过两次90°转向后，与第一谐振腔产生的激光光路重合，两路激光都能到达光阑中心，如果在两路激光光路重合的路径上放置一个汇聚透镜，其焦点处安装传输光纤的输入端，第一谐振腔和第二谐振腔在设定时序下轮流工作，两路激光的输出就能顺序耦合进同一条传输光纤。
[0013]所述第一谐振腔和第二谐振腔在设定时序下轮流工作，转盘依次让两路激光通过后进入汇聚透镜，这样两路激光的输出就能顺序耦合进同一条传输光纤。
[0014]所述辅助光源为Ne-Ne激光器。
[0015]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0016]1、本发明方法只使用一个准直光束，利用它调节好第一个谐振腔后，再利用两个等腰直角棱镜使准直光束依次偏转90°，使其与原传输方向发生了平移，利用平移后的准直光束调节的第二谐振腔的光轴，自然与第一谐振腔的光轴平行，之后用两个45°全反镜依次替代两个等腰直角棱镜，保证了两个全反镜的法线分别与两个谐振腔的光轴夹角是45°，两个全反镜的法线相互平行，这样第二谐振腔产生的激光依次经过两个全反镜偏转90°后，其光路必然与第一谐振腔的光轴延长线重合，进而保证了两路激光轮流工作时，能以最小损耗顺序耦合进同一条传输光纤(单个谐振腔输出为40W的钬激光治疗机，最大输出功率可达到80W)，避免了传统调节方法中因无法确保两路激光完全重合(通常存在夹角)而导致耦合输出的损耗。
[0017]2、在本发明方法中，由于安装两个45°全反镜时，是用两个45°全反镜依次替代两个等腰直角棱镜，保证了高效、准确定位这两个45°全反镜，使得每一个45°全反镜的调节是独立的、可直接观察到的，不再依赖于操作人员的调节经验，大大降低了操作人员的主观性，